Международная группа ученых впервые продемонстрировала, что можно генерировать измеримое количество электричества в диоде непосредственно из холода Вселенной. Инфракрасное полупроводниковое устройство обращено к небу и использует разницу температур между Землей и космосом для производства электричества.
«Обширность Вселенной – это термодинамический ресурс», – сказал Шанхуэй Фань, автор статьи. "С точки зрения оптоэлектронной физики, действительно существует очень красивая симметрия между сбором входящего излучения и сбором исходящего излучения."
В отличие от использования поступающей энергии, как в обычном солнечном элементе, эффект отрицательного освещения позволяет собирать электрическую энергию, когда тепло покидает поверхность. Однако современные технологии не так эффективно улавливают энергию при этих отрицательных перепадах температур.
Направив свое устройство в сторону космоса, температура которого приближается к нескольким градусам от абсолютного нуля, группа смогла найти достаточно большую разницу температур для выработки энергии благодаря ранней конструкции.
«Количество энергии, которое мы можем получить с помощью этого эксперимента, на данный момент намного ниже теоретического предела», – сказал Масаси Оно, другой автор статьи.
Группа обнаружила, что их диод отрицательной подсветки генерирует около 64 нановатт на квадратный метр, небольшое количество электричества, но является важным доказательством концепции, которую авторы могут улучшить, улучшив квантовые оптоэлектронные свойства материалов, которые они используют.
Расчеты, сделанные после того, как диод создал электричество, показали, что, если принять во внимание атмосферные эффекты, текущее устройство теоретически может генерировать почти 4 Вт на квадратный метр, что примерно в миллион раз больше, чем генерировало устройство группы, и достаточно, чтобы приводить в действие оборудование, необходимое для бегать ночью.
Для сравнения, современные солнечные панели производят от 100 до 200 Вт на квадратный метр.
Хотя результаты показывают многообещающие перспективы для наземных устройств, направленных в небо, Фан сказал, что тот же принцип может быть использован для рекуперации отработанного тепла от машин. На данный момент он и его группа сосредоточены на улучшении производительности своего устройства.